DE2808447A1

DE2808447A1 - Piston in low viscosity operating liq. compensated valve - has guide surfaces on face sides for control pulses fed from outside

Info

Publication number: DE2808447A1
Application number: DE19782808447
Authority: DE
Inventors: Karl Krieger
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1979-08-30

Abstract

The pressure compensated valve is for low viscosity operating fluids, and invoves a slide piston which alternately connects the user plant with a high pressure pipe in the valve open position, and a return flow pipe in the valve zero position. The inlet aperture for the pressure fluid and the connecting hole for the user plane evolve into a circulating channel in the housing inner wall. In separate longitudinal holes of the slide piston two pressure chambers are positioned one behind the other, and the piston has on both face sides surfaces for guidance of control impulses fed in from outside.

Description

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft ein druck ausgeglichenes Ventil für HSA-Flüssigkeiten mit einem Schieberkolben, der zur wechselweisen Verbindung eines Druckmittelverbrauchers mit einer Hochdruckleitung in der Offnungsstellung des Ventils und mit einer Rücklaufleitung in der Nullstellung des Ventils in einer beidseitig verschlossenen Längsbohrung eines Ventilgehäuses um einen vorgegebenen Verschiebeweg verschiebbar gelagert ist, dessen eine Längs seite in Öffnungsrichtung des Schieberkolbens nebeneinander liegend eine vordere Eintrittsöffnung für die Druckflüssigkeit, eine mittlere Anschlußöffnung für den Verbraucher und eine hintere Austrittsöffnung für den Rücklauf aufweist, wobei die Öffnungen gegeneinander und nach außen zur Vermeidung von Spalt- und Leckverlusten zwischen der Gehäuseinnenwandung und der Mantelfläche des Schieberkolbens durch Dichtungsringe nach außen abgedichtet sind.The invention relates to a pressure balanced valve for HSA fluids with a slide piston, which is used to alternately connect a pressure medium consumer with a high pressure line in the open position of the valve and with a return line in the zero position of the valve in a longitudinal bore closed on both sides a valve housing is mounted displaceably by a predetermined displacement path, whose one longitudinal side lying next to one another in the opening direction of the spool a front inlet opening for the pressure fluid, a central connection opening for the consumer and a rear outlet opening for the return, the openings against each other and to the outside to avoid gap and leakage losses between the inner wall of the housing and the lateral surface of the slide piston Sealing rings are sealed to the outside.

Mit einem Schieberkolben gesteuerte Mehrwegeventile werden größtenteils zur Druckbeaufschlagung von hydraulischen Arbeitszylindern oder dgl. mit Drucköl verwendet.Multi-way valves controlled with a spool are mostly for pressurizing hydraulic working cylinders or the like with pressurized oil used.

Die relativ hohe Viskosität des Öls macht eine Abdichtung der Steuerungskanäle und Bohrungen für das Druckmittel zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen überflüssig. Zur Abdichtung sind schon relativ grobe Passungen zwischen dem Außenmantel des Schieberkolbens und der Innenwandung des Ventilgehäuses ausreichend, so daß auch ohne Dichtungselemente nur geringe Leckagen entstehen, die die Funktion des Ventils nicht beeinträchtigen. Dagegen verursachen HSA-Flüssigkeiten aufgrund der wesentlich geringeren Viskosität bei gleicher Spaltweite so große Leckagen, daß eine einwandfreie Funktion des Ventils insbesondere bei hohen Drücken nicht mehr gegeben ist.The relatively high viscosity of the oil makes a seal of the control channels and bores for the pressure medium between the inlet and outlet openings superfluous. There are already relatively rough fits between the outer jacket for sealing of the slide piston and the inner wall of the valve housing sufficient so that Even without sealing elements, only minor leaks occur, which would impair the function of the Do not affect the valve. In contrast, HSA fluids cause due to the significantly lower viscosity with the same gap width so large leaks that the valve no longer functions properly, especially at high pressures given is.

Zur Vermeidung von Spaltverlusten werden daher zwischen dem Schieberkolben und der Innenwandung des -Ventilgehäuses Abdichtungen vorgesehen, die beim Verschieben des Schieberkolbens von den Verbindungsbohrungen oder -kanälen überfahren werden. Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß die Dichtungen beim Überschieben durch den Seitendruck der im Spalt anstehenden Druckflüssigkeit in die sich öffnenden Bohrungen hineingepreßt und von den Bohrungskanten beim Weiterschieben teilweise abgeschert werden. Diesem Nachteil wird dadurch zu begegnen versucht, daß die Passungen zwischen der Gehäuseinnenwandung und der Mantelfläche des Schieberkolbens sehr eng gewählt werden, wodurch jedoch insbesondere bei kleinen Gesamtabmessungen des Ventils erhebliche Kosten in der Fertigung entstehen. In der Praxis werden daher mit HSA-Flüssigkeiten betriebene Druckmittelverbraucher vorwiegend durch herkömmliche Keqel- oder Kugel-Sitzventile gesteuert.In order to avoid gap losses, there are therefore between the slide piston and the inner wall of the valve housing seals are provided, which when moving of Run over the spool from the connecting bores or channels will. It has been found to be disadvantageous that the seals when pushed over by the side pressure of the hydraulic fluid in the gap into the opening Bores pressed in and partially from the bore edges when pushing further be sheared off. This disadvantage is attempted to counteract that the fits very tight between the inner wall of the housing and the lateral surface of the slide piston can be selected, which, however, especially with small overall dimensions of the valve considerable costs arise in production. In practice, therefore, with HSA liquids operated pressure medium consumers mainly through conventional poppet or ball seat valves controlled.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein druckausgeglichenes Ventil der eingangs genannten Art für HSA-Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem eine lange Einsatzdauer (Standzeit) der Dichtungen gewährleistet ist und das kostengünstig herzustellen ist.The invention is therefore based on the object of a pressure-compensated To create valve of the type mentioned for HSA liquids, in which a Long service life (service life) of the seals is guaranteed and inexpensive is to be established.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.This task is given in the characterizing part of the main claim Funds resolved. An advantageous embodiment of the invention is the subject of Subclaims.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines druckausgeglichenen Ventils für HSA-Flüssigkeiten wird erreicht, daß beim Verschieben des Schieberkolbens in die beiden Endstellungen die jeweils den Hochdruck gegenüber dem Rücklauf abdichtenden Dichtungsringe zwischen den beiden Umlaufkanälen einerseits und zwischen der Austrittsöffnung und dem hinteren Bereich der Gehäuseinnenwandung andererseits jeweils von druckbeaufschlagten Radialbohrungen überfahren werden. Die Dichtungsringe werden beim überfahren durch den in den Radialbohrungen anstehenden Druck in die Ringnutender Gehäuseinnenwandung hineingedrückt, so daß die Druckflüssigkeit auf den Dichtungsringen einen Schmierfilm bildet, über den die Bohrungen kontaktlos hinweggleiten. Auf diese Weise wird Verschleiß an den besonders beanspruchten Dichtungsringen vermieden.With the design of a pressure-balanced valve according to the invention for HSA liquids it is achieved that when the slide piston is moved in the two end positions each sealing the high pressure against the return Sealing rings between the two circulation channels on the one hand and between the outlet opening and the rear area of the inner wall of the housing, on the other hand, each of which is pressurized Radial bores are driven over. The sealing rings are driven over by the pressure in the radial bores in the annular grooves on the inner wall of the housing pressed in so that the hydraulic fluid forms a lubricating film on the sealing rings forms, over which the holes slide without contact. This way it will wear out at the particularly stressed sealing rings avoided.

Die somit erreichte lange Lebensdauer der Dichtungsringe gewährleistet eine große Betriebssicherheit des Ventils.The thus achieved long service life of the sealing rings is guaranteed great operational reliability of the valve.

Die Abdichtung erfolgt bei normalen Toleranzen zwischen dem Kolbenschieber und der Gehäuseinnenwandung, so daß das aus wenigen Einzelteilen bestehende Ventil auf einfache Weise kostengünstig herzustellen ist. Mit dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Ventil werden verhältnismäßig große Durchflußquerschnitte erreicht, die für die Druckbeaufschlagung beispielsweise von großflächigen Arbeitszylindern vorteilhaft sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das druckausgeglichene Ventil von beiden Seiten durch Druckimpulse auf die Stirnseite des Schieberkolbens ferngesteuert betätigt werden kann.Sealing takes place with normal tolerances between the piston valve and the inner wall of the housing, so that the valve consisting of a few individual parts is easy to manufacture inexpensive. With the trained according to the invention Relatively large flow areas are achieved for the valve The application of pressure to large-area working cylinders, for example, is advantageous are. Another advantage is that the pressure balanced valve of remotely controlled on both sides by pressure impulses on the face of the spool can be operated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In the following the invention is illustrated with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch ein druckausgeglichenes Steuerventil, wobei der Schieberkolben in der rechten Zeichnungshälfte in der Nullstellung und in der linken Hälfte in der Öffnungsstellung dargestellt ist. The drawing shows a cross section through a pressure compensated Control valve, the spool in the right half of the drawing in the zero position and is shown in the left half in the open position.

Der Schieberkolben 1 des druckausgeglichenen Ventils für HSA-Flüssigkeiten ist in einer Längsbohrung 2 eines an beiden Stirnseiten verschlossenen Ventilgehäuses 3 verschiebbar gelagert. An einer Längsseite des Ventilgehäuses 3 befindet sich eine Eintrittsöffnung 4 für eine nicht dargestellte Hochdruckleitung, durch die die HSA-Flüssigkeit zugeführt wird. Dahinter liegen eine Anschlußöffnung 5 für einen nicht dargestellten Druckmittelverbraucher sowie eine Austrittsöffnung 6 für die vom Druckmittelverbraucher drucklos zurückfließende Druckflüssigkeit, die über eine ebenfalls nicht dargestellte Rücklaufleitung in einen Tank abgeleitet wird. Die Eintrittsöffnung 4 für die Druckflüssigkeit und die danebenliegende Anschlußöffnung 5 für den Verbraucher gehen in je einen flachen Umlaufkanal 7,8 über, die in der Breite des vorgegebenen Verschiebeweges 1 des Schieberkolbens 1 in der Gehäuseinnenwandung 2 umlaufen.The spool 1 of the pressure balanced valve for HSA fluids is in a longitudinal bore 2 of a valve housing closed at both ends 3 slidably mounted. On one long side of the valve housing 3 is located an inlet opening 4 for a high-pressure line, not shown, through which the HSA fluid is being delivered. Behind it are a connection opening 5 for one pressure medium consumer, not shown, and an outlet opening 6 for the from the pressure medium consumer pressure fluid flowing back without pressure, which via a also not shown return line is derived into a tank. the Inlet opening 4 for the hydraulic fluid and the adjacent connection opening 5 for the consumer go into a flat circulation channel 7.8, which is in the broad of the predetermined displacement path 1 of the slide piston 1 in the inner wall of the housing 2 circulate.

Der Schieberkolben 1 wird durch einen zylindrischen Hohlkörper gebildet, von dessen vorderer 9 und hinterer 10 Stirnseite Längsbohrungen ausgehen, die in der Mitte nicht zusammentreffen und stirnseitig verschlossen sind, so daß im Inneren des Schieberkolbens 1 eine vordere 11 und davon getrennt eine hintere 12 Druckkammer vorhanden sind. Zum Verschieben des Schieberkolbens 1 aus der in der rechten Zeichnungshälfte dargestellten Nullstellung in die in der linken Zeichnungshälfte dargestellten Öffnungsstellung sind die beiden Stirnseiten 9 und 10 des Schieberkolbens 1 als Steuerflächen ausgebildet, d.te gegebenenfalls ferngesteuert durch von außen zugeführte Druckimpulse über einen Anschluß 13 in dem Ventilgehäuse 3 auf die vordere Stirnfläche 9 bzw. über einen Anschluß 14 auf die gegenüberliegende hintere Stirnfläche 10 einwirken. Gleichzeitig kann der Schieberkolben 1 auch von Hand über einen aus dem Ventilgehäuse 3 hinausragenden Stößel 15 im Zusammenwirken mit einer am entgegengesetzten Ende im Ventilgehäuse 3 untergebrachten Rückstellfeder 16 beiätigt werden.The spool 1 is formed by a cylindrical hollow body, from the front 9 and rear 10 end face longitudinal bores extend into the middle do not meet and are closed at the front, so that inside of the spool 1 has a front 11 and, separately therefrom, a rear 12 pressure chamber available. To move the spool 1 from the one in the right half of the drawing shown zero position in the open position shown in the left half of the drawing the two end faces 9 and 10 of the spool 1 are designed as control surfaces, d.te if necessary remotely controlled by externally supplied pressure pulses via a Connection 13 in the valve housing 3 on the front face 9 or via a Terminal 14 act on the opposite rear end face 10. Simultaneously the slide piston 1 can also be done by hand via a protruding from the valve housing 3 Plunger 15 in cooperation with one at the opposite end in the valve housing 3 housed return spring 16 are used.

Von der vorderen Druckkammer 11 zweigen zwei im Abstand des Verschiebeweges 1 voneinander getrennt und über den Umfang der Gehäuseinnenwandung 2 verteilt angeordnete Radialbohrungen 17 und 18 ab, die in der Nullstellung des Schieberkolbens 1 jeweils in die beiden äußeren Randbereiche des Um vorderen Laufkanals 7 einmünden. Weitere Radialbohrungen 19 und 20 sind in der hinteren Druckkammer 12 vorgesehen, wobei die vorderen Radialbohrungen 19 im Abstand des Verschiebeweges 1 von den benachbarten hinteren Radialbohrungen 18, die von der vorderen Druckkammer 11 ausgehen und in den Umlaufkanal 7 für den Hochdruckeintritt einmünden, angeordnet sind. In der Nullstellung des Schieberkolbens 1 liegen die Radialbohrungen 19 im vorderen Randbereich des Umlaufkanals 8 für den Verbraucheranschluß, während die hinteren Radialbohrungen 20 unmittelbar in die Austrittsöffnung 6 für den Rücklauf einmünden.Two branch off from the front pressure chamber 11 at a distance from the displacement path 1 separated from one another and arranged distributed over the circumference of the housing inner wall 2 Radial bores 17 and 18, which in the zero position of the spool 1, respectively Open into the two outer edge areas of the front running channel 7 to. Further Radial bores 19 and 20 are provided in the rear pressure chamber 12, wherein the front radial bores 19 at a distance of the displacement path 1 from the neighboring rear radial bores 18, which extend from the front pressure chamber 11 and in open into the circulation channel 7 for the high pressure inlet, are arranged. In the zero position of the spool 1 are the radial bores 19 in the front edge region of the Circulation channel 8 for the consumer connection, while the rear radial bores 20 open directly into the outlet opening 6 for the return.

Zur Abdichtung der Druckbereiche zum Rücklauf sind in Ringnuten (ohne Bezugszeichen) auf der Gehäuseinnenwandung 2 Dichtungsringe 21 - 25 gelagert, von denen der den Umlaufkanal 7 zur vorderen Stirnseite 9 abdichtende Ring mit 21, der zwischen den Umlaufkanälen 7 und 8 liegende Ring mit 22, der zwischen dem Umlaufkanal 8 und der Austrittsöffnung 6 für den Rücklauf lieder gende Ring mit 23, der in noch zu beschreibenden Endstellung des Schieberkolbens zwischen der Austrittsöffnung 6 und den hinteren Radialkanälen 20 liegende Ring mit 24 sowie der diese zur hinteren Stirnseite 10 abdichtende Ring mit 25 bezeichnet sind.Ring grooves (without Reference numerals) mounted on the housing inner wall 2 sealing rings 21-25, from those of the circulation channel 7 to the front end 9 sealing ring with 21, the between the circulation channels 7 and 8 lying ring with 22, the one between the circulation channel 8 and the outlet opening 6 for the return lieder lowing ring with 23 in still end position to be described of the slide piston between the outlet opening 6 and the rear radial channels 20 lying ring with 24 as well as this to the rear End face 10 sealing ring with 25 are designated.

In der Nullstellung des Schieberkolbens 1 ist die im vorderen Druckraum des Ventils in der Eintrittsöffnung 4, dem Umlaufkanal 7, den Radialbohrungen 17 und 18 sowie in der vorderen Druckkammer 11 anstehende Druckflüssigkeit vom Verbraucher und vom Rücklauf getrennt, wobei die Abdichtung zu dem hinteren Druckraum über den Dichtring 22 erfolgt. Dort ist die Anschlußöffnung 5 für den Verbraucher über den Umlaufkanal 8, die Radialbohrungen 19, die Druckkammer 12 und die Radialbohrungen 20 mit der Austrittsöffnung 6 zum Rücklauf geöffnet.When the spool 1 is in the zero position, it is in the front pressure chamber of the valve in the inlet opening 4, the circulation channel 7, the radial bores 17 and 18 as well as in the front pressure chamber 11 pending hydraulic fluid from the consumer and separated from the return, the seal to the rear pressure chamber via the Sealing ring 22 takes place. There is the connection opening 5 for the consumer on the Circulation channel 8, the radial bores 19, the pressure chamber 12 and the radial bores 20 with the outlet opening 6 open to the return.

Durch Druckbeaufschlagung der Steuerfläche auf der Stirnseite 9 oder über einen Druck auf den Stößel 15 wird der Schieberkolben aus der Nullstellung um den Verschiebeweg 1 in die in der linken Zeichnungshälfte daraestellte Offnungsstellung verschoben. Dabei überfahren die druckbeauf schlagten Radialbohrungen 18 den Dichtunasring 22 sowie die nicht mit Hochdruck beaufschlagten Radialbohrungen 20 den Dichtungsring 24. In der Öffnungsstellung befinden sich die äußeren Radialbohrungen 17 der vorderen Druckkammer 11 über dem inneren Randbereich des Umlaufkanals 7 und deren inneren Radialbohrungen 18 im inneren Randbereich des Umlaufkanals 8, so daß die Druckflüssigkeit von der Eintrittsöffnung 4 über die Druckkammer 11 in die Austrittsöffnunq 6 zum Verbraucher abströmt. Gleichzeitig ist durch die in den äußeren Randbereich des Umlaufkanals 8 verschobenen Radialbohrungen 19 auch die hintere Druckkammer 12 beaufschlaqt, wobei die äußeren Radialbohrungen 20 der hinteren Druckkammer 12 zwischen den Dichtungsringen 24 und 25 an der Gehäuseinnenwandung 2 anlieqen.By applying pressure to the control surface on the face 9 or Pressing the plunger 15 causes the slide piston to move out of the zero position around the displacement path 1 into the open position shown in the left half of the drawing postponed. The pressurized radial bores 18 pass over the sealing ring 22 and the radial bores 20, which are not subjected to high pressure, form the sealing ring 24. In the open position, the outer radial bores 17 of the front ones are located Pressure chamber 11 over the inner edge region of the circulation channel 7 and its inner Radial bores 18 in the inner edge region of the circulation channel 8, so that the pressure fluid from the inlet opening 4 via the pressure chamber 11 into the Ausittsöffnunq 6 to Consumer flows out. At the same time, through the in the outer edge area of the Circulation channel 8 shifted radial bores 19 also acted upon the rear pressure chamber 12, whereby the outer radial bores 20 of the rear pressure chamber 12 between the sealing rings 24 and 25 rest against the inner wall 2 of the housing.

Beim Zurückschieben des Schieberkolbens 1 in die Nullstellung überfahren die mit Druckflüssigkeit beaufschlaqten inneren Radialbohrungen 18 der vorderen Druckkammer 11 den Dichtungsring 22 und die ebenfalls druckbeaufschlagten äußeren Radialbohrungen 20 der hinteren Druckkammer 12 den Dichtungsring 24.Overrun when pushing the spool 1 back into the zero position the inner radial bores 18 of the front one acted upon with hydraulic fluid Pressure chamber 11, the sealing ring 22 and the also pressurized outer Radial bores 20 of the rear pressure chamber 12 form the sealing ring 24.

Beim Verschieben des Schieberkolbens 1 in die beiden Arbeitsstellungen wird die Druckflüssigkeit infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung der Bohrungen und Kanäle auf dem Schieberkolgen 1 und in dem Ventilgehäuse 3 stets so geleitet, daß sie beim Überfahren der Dichtungsringe 22 und 24 stets auf diese drückt und auf deren Oberfläche einen Schmierfilm bildet, über den die Bohrungen 18 und 20 kontaktlos hinweggleiten.When moving the spool 1 into the two working positions is the pressure fluid due to the design and arrangement according to the invention of the bores and channels on the slide piston 1 and in the valve housing 3 at all times guided so that they are always on this when driving over the sealing rings 22 and 24 presses and forms a film of lubricant on the surface over which the bores 18 and 20 slide away without contact.

Claims

Pressure balanced valve for HSA fluids Claims: & Pressure balanced valve for HSA fluids with a spool that is used to alternating connection of a pressure medium consumer with a high pressure line in the open position of the valve and with a return line in the 0 position of the valve in a longitudinal bore of a valve housing that is closed on both sides is mounted displaceably by a predetermined displacement path, one longitudinal side of which A front inlet opening lying next to one another in the opening direction of the slide piston for the hydraulic fluid, a central connection opening for the consumer and has a rear outlet opening for the return, the openings against one another and to the outside to avoid gaps and leakage losses wiping the inner wall of the housing and the outer surface of the spool are sealed by sealing rings, characterized in that the inlet opening (4) for the pressure fluid and the connection opening (5) for the consumer in one each in the inner wall of the housing (2) the width of the specified displacement path (1) introduced by the circulation channel (7,8) pass over that in separate and closed at the end faces (9,10) Longitudinal bores of the spool (1) two pressure chambers one behind the other (11,12) are provided, of which the front (11) with the circulation channel (7) for the pressure inlet through separated from each other at a distance of the displacement path) Radial bores (17,18) connected in the zero position of the spool (1) open into the two edge areas of the front circulation channel (7), and of which the rear pressure chamber (12) is also in the zero position of the slide piston (1) by one another separately arranged radial bores (19,20) on the one hand at the distance of the displacement path (1) to the adjacent radial bores (18) for the pressure inlet with the circulation duct (8) for the consumer connection and on the other hand connected at a greater distance to the outlet opening (6) for the return is, so that after a displacement of the spool (1) from the zero position in the open position of the circulation channel (7) for the pressure entry via the radial bores (17,18) of the front pressure chamber (11) with the circulation channel (8) for the consumer connection connected and the outlet opening (6) for the return through the lateral surface of the Slide piston (1) is closed, while the in the zero position to the outlet opening (6) for the return leading radial bores (20) between the sealing rings (24, 25) rest against the inner wall of the housing (2).

2. Pressure balanced valve for HSA fluids according to claim 1, characterized in that the sealing rings (21-25) in radially circumferential Annular grooves of the housing inner wall (2) are arranged.

3. Pressure balanced valve for HSA fluids according to claim 1 and 2, characterized in that the slide piston (1) on both end faces (9, 10) has control surfaces for control by externally supplied control pulses.